Фізіка

Комплексная навука • Прыродазнаўства
Фізіка
Φυσική
Прыклады розных фізічных з'яў
Прадмет
вывучэння
Матэрыя (у выглядзе рэчыва і палёў) і найбольш агульныя формы яе руху, а таксама фундаментальныя узаемадзеянні прыроды, што кіруюць рухам матэрыі.
Перыяд
зараджэння
V стагоддзе да н. э.XVI стагоддзе

Фізіка — навука аб уласцівасцях, формах і будове матэрыі (рэчыва і поля), найбольш агульных законах яе руху і пераўтварэнняў. Слова паходзіць ад грэчаскага «фюсіс» (φύσις — прырода) і было ўведзена Арыстоцелем як назва аднаго з яго трактатаў.

Змест

УводзіныПравіць

Фізіка — галіна навукі, якая вывучае прыроду ў самым агульным сэнсе. Яна вывучае рэчыва і энергію, а таксама фундаментальныя ўзаемадзеянні прыроды, кіруючыя рухам матэрыі.

Некаторыя заканамернасці з’яўляюцца агульнымі для ўсіх матэрыяльных сістэм, напрыклад, захаванне энергіі, — такія ўласцівасці называюць фізічнымі законамі. Фізіку часам называюць «фундаментальнай навукай», бо іншыя прыродазнаўчыя навукі апісваюць толькі некаторы клас матэрыяльных сістэм, якія падпарадкоўваюцца законам фізікі.

Фізіка цесна звязана з матэматыкай: па сутнасці, для фізікі матэматыка з’яўляецца нечым падобным да мовы, з дапамогай якой фармулююцца фізічныя законы. Фізічныя тэорыі амаль заўсёды запісваюцца ў выглядзе матэматычных выразаў, прычым, у параўнанні з большасцю іншых навук, у фізіцы выкарыстоўваюцца больш складаныя і абстрактныя матэматычныя паняцці. І наадварот, развіццё многіх абласцей матэматыкі стымулявалася патрэбамі фізічных тэорый.

Паняцці і законы фізікі ляжаць у аснове ўсіх прыродазнаўчых навук (хіміі, біялогіі, навукі аб Зямлі, астраноміі). Адкрыццё фізічных законаў ажыццяўляецца на аснове фактаў, устаноўленых доследным шляхам. Самі фізічныя законы фармулююцца ў выглядзе колькасных суадносін паміж фізічнымі велічынямі. Асаблівае значэнне ў фізіцы маюць законы захавання, якія звязаны з прынцыпамі сіметрыі прасторы і часу.

ГісторыяПравіць

  Асноўны артыкул: Гісторыя фізікі

СтаражытнасцьПравіць

Са старажытных часоў людзі спрабавалі зразумець паводзіны і ўласцівасці матэрыі: чаму прадметы падаюць на зямлю, калі́ яны губляюць сваю крэпасць, чаму розныя матэрыялы маюць розныя ўласцівасці, і падобнае. Таямніцаю была і прырода Сусвету, сама форма Зямлі, паводзіны і рух Сонца і Месяца. Розныя тэорыі спрабавалі растлумачыць гэтыя з’явы, аднак большасць з іх не былі пацверджана эксперыментальна. Аднак былі людзі, якія прапаноўвалі гіпотэзы і знаходзілі доказы для іх, і пасля, у будучыні, гэтыя законы сталі асновай фізікі.

Паводле Арыстоцеля, фiзiка ў аснове сваёй абстрактная. Першасныя якасцi матэрыi – дзве пары процiлегласцей: «цёплае – халоднае» i «сухое – вiльготнае». Злучэнню «халоднага з сухiм» адпавядае зямля, «цёплага з вiльготным» - паветра, «цёплага з сухiм» - агонь. Вядомы даследаваннi Арыстоцеля ў механiцы, акустыцы, оптыцы. Знакамiта яго праца «Метафiзiка», з якой пачынаецца эра развiцця старажытнай фiзiчнай i механiчнай навук.

Шмат адкрыццяў i вынаходак у матэматыцы, фiзiцы i астраномii належаць Архiмеду. У прыватнасцi, Архiмед пабудаваў машыну для арашэння палёў, вiнт, рычаг, блок, ваенныя кiдальныя машыны. Заклаў асновы гiдрастатыкi (аднаго з раздзелаў механiкi). Адкрыў закон дзеяння вадкасцi i газу на пагружанае ў iх цела (закон Архiмеда).[1]

Аднім з заснавальнікаў сучасных ідэй аб атамна-малекулярнай будове рэчываў фізічных цел з’яўляецца старажытны філосаф-матэрыяліст Дэмакрыт. Паводле яго ідэй (якія маюць назву атамістыкі), усе целы, якія існуюць у навакольнай прасторы, складаюцца з дробных непадзельных часцінак – атамаў.

XVI—XVII стагоддзіПравіць

Навука пашыралася, набывала моцную матэматычнкю і тэарэтычную аснову. Прапанаваліся розныя тэорыі, адкрываліся фундаментальныя законы. Пачала складывацца механічная карціна свету, у фундаменце якой стаялі такія знакамітыя вучоныя-фізікі, як Галілеа Галілей (1564-1642) і Ісаак Ньютан (1643-1727). Таму менавіта ў іх гонар класічная механіка часта называецца механікай Галілея-Ньютана. Але разам з імі асновы класічнай фізікі закладвалі такія выдатныя вучоныя, як Блез Паскаль (1623-1662),Тарычэлі Аванджаліста (1608-1647), Эдм Марыётт (1620-1684), Роберт Бойль(1627-1691), Роберт Гук (1635-1703),Хрысціян Гюйгенс (1629-1695) і іншыя.

Iтальянскi фiзiк i астраном Галiлеа Галiлей даказаў пастаянства паскарэння свабоднага падзення, першым устанавiў заканамернасцi руху па iнэрцыi (што стала асновай для закона iнэрцыi Ньютана). У 1609 годзе пабудаваў першую падзорную трубу (тэлескоп). Вынайшаў тэрмаскоп (правобраз тэрмометра), сканструяваў гiдрастатычныя вагi, распрацоўваў гелiацэнтрысцкую сiстэму светабудавання Капернiка. Ад Галiлея бярэ пачатак фiзiка як навука.

У 1643 годзе iтальянскi фiзiк i матэматык Аванджэлiста Тарычэлi адкрыў iснаванне атмасфернага цiску. Вынайшаў ртутны барометр. Сфармулявай закон выцякання вадкасцi праз адтулiны сасуда i вывеў формулу скорасцi выцякання (формула Тарычэлi).

У 1653 годзе французскi матэматык, фiзiк i фiлосаф Блез Паскаль адкрыў асноўны закон гiдрастатыкi (закон Паскаля). Сваiмi працамi пацвердзiў iснаванне атмасфернага цiску i яго залежнасць ад вышынi. Таксама даказаў, што паветра мае вагу.[2]

У 1676 годзе знакамiты англiйскi вучоны-фiзiк i матэматык Роберт Гук сфармуляваў закон залежнасцi модуля сiлы пругкасцi ад абсалютнай дэфармацыi цела пры пругкiх дэфармацыях (закон Гука) у сваёй анаграмме «Ut tension sic vis» («Як напружанне, так сiла»).

У сваёй знакамiтай фундаментальнай працы па фiзiцы «Матэматычныя асновы натуральнай фiласофii» (1687) вялiкi англiйскi вучоны, фiзiк, матэматык i астраном Iсаак Ньютан сфармулявай адкрытыя iм закон сусветнага прыцягнення i асноўныя законы механiкi (першы, другi i трэцi законы Ньютана, або закон iнэрцыi, асноўны закон дынамiкi i закон дзеяння i супрацьдзеяння адпаведна). Шмат работ Ньютан прысвяцiў вывучэнню трэння, стварыў фiзiчную карцiну свету, шмат адкрыццяў зрабiў у оптыцы.[3]

XVIII—XIX стагоддзіПравіць

18 стагоддзе было багатае на значныя адкрыцці ў тэрмадынаміцы. У 1733 г. Данііл Бернулі, з дапамогай статыстычных метадаў класічнай механікі, атрымаў шэраг вынікаў у кінетычнай тэорыі газаў, тым самым даўшы пачатак развіццю статыстычнай механікі.

У сярэдзіне XIX стагоддзя Уільям Томпсан (лорд Кельвін) і Рудольф Клаўзіус залажылі асновы тэрмадынамікі. У 1847 г. Юліус Маер і Джэймс Джоўль сфармулявалі агульны закон захавання энергіі.

Электрычнасць і магнетызм былі вывучаны Фарадэем, Омам, і іншымі навукоўцамі. У 1855 г. Максвел аб’яднаў гэтыя дзве з’явы ў адзінай тэорыі электрамагнетызму, апісаўшы іх ураўненнямі. З гэтае тэорыі вынікала, што святло ўяўляе сабою электрамагнітныя хвалі.

У 1895 г. Рэнтген адкрыў Х-выпраменьванне — электрамагнітнае выпраменьванне з вельмі высокаю частатою, што падштурхнула да вывучэння радыеактыўнасці, якая была адкрыта ў 1896 г. Анры Бекерэлем і вывучана П’ерам і Марыяй Кюры, а таксама іншымі даследчыкамі. Гэта заклала асновы новай вобласці — ядзернай фізікі.

У 1897 г. Джозеф Томсан адкрыў электрон, адзін з асноўных носьбітаў зараду. У 1904 г. прапанаваў першую мадэль атама. (Існаванне атамаў было прадказана Джонам Дальтанам у 1808 г.).

XX—XXI стагоддзіПравіць

У 1905 г. Альберт Эйнштэйн сфармуляваў асноўныя палажэнні тэорыі адноснасці і стварыў новую рэлятывісцкую тэорыю гравітацыі. Ён быў адным з вучоных, што стаялі ля вытокаў квантавай фізікі.

У 1911 г. Эрнэст Рэзерфорд правёў шэраг эксперыментаў з рассейваннем альфа-часціц і даказаў існаванне кампактнага дадатна зараджанага ядра атама. Нейтральна зараджаныя часціцы — нейтроны, былі выяўлены Джэймсам Чэдвікам у 1932 г.

У пачатку XX ст. Планк, Эйнштэйн, Бор і іншыя растлумачылі выяўленыя ў эксперыментах анамаліі (якія, як высветлілася, былі праявамі квантавай прыроды матэрыі), а затым прадставілі канцэпцыю дыскрэтных энергетычных узроўняў. У 1925 г. Гейзенберг і Шродзінгер сфармулявалі асноўныя палажэнні квантавае механікі, якая ўключала набытыя раней веды пра квантавы свет і тлумачыла вынікі многіх эксперыментаў. У квантавай механіцы фізічныя вымярэнні маюць імавернасны характар.

У рамках квантавай механікі былі распрацаваны тэарэтычныя метады для вывучэння ўласцівасцей цвёрдых цел і вадкасцей, у тым ліку такіх з’яў, як крышталічная структура, праводнасць, звышправоднасць і звышцякучасць. Сярод першапраходцаў у гэтай вобласці фізікі вылучаюць Блоха, які здолеў растлумачыць паводзіны электронаў у крышталічных структурах.

Падчас Другой Сусветнай вайны, усе ваюючыя бакі праводзілі інтэнсіўныя даследаванні ў галіне ядзернай фізікі, жадаючы зрабіць атамную бомбу. Намаганні немцаў не ўвянчаліся поспехам, але Манхэтэнскі праект дасягнуў мэты. У Амерыцы ў 1942 г. каманда на чале з Фермі дасягнула першай штучнай ланцуговай ядзернай рэакцыі, а ў 1945 г. першы ядзерны выбух прагрымеў у Нью-Мексіка.

У сярэдзіне XX ст. было апісана электрамагнітнае ўзаемадзеянне. Квантавая тэорыя поля паслужыла асновай для сучаснай тэорыі часціц, якая займаецца вывучэннем фундаментальных сіл прыроды і элементарных часціц. У трэцяй чвэрці 20 ст. Янг і Мілс паспяхова апісалі ўсе вядомыя на дадзены момант часціцы.

Галіны фізікіПравіць

Гл. таксамаПравіць

СпасылкіПравіць

  1. Физика : учеб. для 7-го кл. учреждений общ. сред. образования с рус. яз. обучения / Л. А. Исаченкова, Ю. Д. Лещинский ; под ред. Л. А. Исаченковой. — 2-е изд., пересмотр. — Минск : Нар. асвета, 2013. — 183 с. : ил.
  2. Физика : учеб. для 7-го кл. учреждений общ. сред. образования с рус. яз. обучения / Л. А. Исаченкова, Ю. Д. Лещинский ; под ред. Л. А. Исаченковой. — 2-е изд., пересмотр. — Минск : Нар. асвета, 2013. — 183 с. : ил.
  3. Физика: учеб. пособие для 10-го кл. общеобразоват. шк. с рус. яз. обучения / В.В.Жилко, А.В.Лавриненко, Л.Г.Маркович. - Минск: Нар. асвета, 2001. - 319 с.: ил.